ELEKTRINIAI MIOKARDO REIŠKINIAI

Biopotencialų kilmė ir jų matavimo būdai.

Elektrokardiografija. Elektrokardiograma.

Einthoveno trikampis. Trys pagrindinės derivacijos.

Derivacijų perjungimo paskirtis. Sustiprintosios ir krūtininė derivacijos.

Elektrokardiografo pagrindinės dalys. Elektrodai.

Elektrinė organų stimuliacija.

Elektrokardiostimuliacijos esmė.

Elektrokardiostimuliatoriaus sandara ir veikimo principas.

Laidai-elektrodai.

6.7.1. Biopotencialų atsiradimas ir jų matavimo būdai

Imkime tokį pavyzdį: vaikas pasistiepė ir palietė karšt¹ elektrinės plytelės kaitinimo element¹. Po to jis tučtuojau atitraukė rank¹, pradėjo verkti ir pūsti rank¹, nubėgo pas tėvus.

Kyla klausimas: kaip vaiko organizmas nustatė karštį ir įvertino ar jis yra pavojingas ar ne, kaip žinojo k¹ šioje situacijoje veikti, kaip iš karto sureagavo ir t.t.?

Svarbiausia yra tai, kad čia įjungiama organizmo komunikacijos sistema, kuri nustato ir registruoja pokyčius odos paviršiuje ir perduoda informacij¹ į nugaros ar galvos smegenis. Ši sistema taip pat atsakinga už kitų sistemų reakcij¹ į poveikį. Ši komunikacijos sistema tai nervų sistema ir informacijos perdavimas čia vyksta elektriniais signalais. Tokiu būdu informacija organizme perduodama dideliu greičiu ir tiksliau negu humoraliniu būdu, t.y. per organizmo skysčius.

Elektros srovės sklidimas gyvajame organizme skiriasi nuo srovės laidininke, nes laidžioji medžiaga čia yra skysčiai ir l¹stelės, o krūvininkai yra jonai.

Tačiau srovės tekėjimui visais atvejais būtinas elektrinis potencialų skirtumas. Kaip jis atsiranda?

Kūne (arba tirpale (tarpl¹steliniame skystyje)) vyksta įvairių elektringųjų dalelių, tame tarpe ir jonų, judėjimas. Jonai turi teigiam¹ arba neigiam¹ krūvį ir gali būti įvairių tipų: Na⁺, K⁺, Ca²⁺,Cl^-, HCO₃^-. Jonų judėjimui reikalingas potencialų skirtumas, arba koncentracijų gradientas. Neigiamų jonų koncentracija yra didesnė l¹stelėje palyginus su išore, o teigiamų atvirkščiai. Dėl jonų koncentracijos skirtumo abipus membranos atsiranda potencialų skirtumas. Jis vadinamas membranos potencialu (MP).

Membranos ramybės potencial¹ galima išmatuoti mikroelektrodais, sujungtais su stiprintuvu ir oscilografu (6.7.1 pav.). Indiferentinis elektrodas, padarytas iš chloru apsitrauku­sios sidabrinės plokštelės, dedamas l¹stelź supančiame jonų tirpale, o mikroelektrodas – įvedamas į l¹stelź.

Mikroelektrodai, naudojami MP užrašyti, turi atitikti šiuos reikalavimus: a) būti labai ploni, kad nepažeistų membranos (dažniausiai jų skersmuo d < 1mm); b) būti laidūs elektros srovei; c) nelūžti, praduriant membran¹; d) nekeisti užrašomo signalo parametrų, e) būti padengti dielektriku. Tuo tikslu dažnai naudojamos iš specialaus stiklo (pirekso) padarytos pipetės, pripil­dytos elektrolito tirpalu. Kadangi elektrodai yra ploni, tai jų varža yra didelė (10 20 MW

Pagal 6.7.1 paveiksle parodyt¹ schem¹ galima užrašyti MP kitimus laike. Kai abu elektrodai yra l¹stelės išorėje, matavimo prietaisas (šiuo atveju oscilografas) rodo, kad tarp jų nėra potencialų skirtumo. Kai tik mikroelektrodas praduria membran¹ ir patenka į l¹stelės vidų, matavimo prietaisas registruoja staigų įtampos pokytį, apie – 80mV. Neigiamas potencialų skirtumo ženklas rodo, kad l¹stelės vidus yra neigiamas išorės atžvilgiu. L¹stelės vidaus nei­giamum¹ išorės atžvilgiu ir ramybės membranos potencialo susidarym¹ nule­mia du pagrindiniai faktoriai:

nevienoda jonų koncentracija l¹ste­lės viduje ir išorėje;

atrankus membranos laidumas jo­nams.

Stumiant mikroelektrod¹ giliau į l¹stelės vidų, potencialų skirtumas nekinta. Vadinasi, šio potencialų skirtumo susidarym¹ nulemia l¹stelės membrana. L¹stelės ramybės būsenoje registruojamas membranos potencialas apibūdinamas kaip ramybės potencialas (RP). Šio potencialų skirtumo sumažėjimas vadinamas depoliarizacija, o padidėjimas – hiperpoliarizacija. Daugelio šiltakraujų gyvūnų l¹stelių RP yra tarp -30 mV iki -90 mV, o širdies raumens l¹stelių ramybės potencialas nuo –70 iki 100 mV.

6.7.2. Veikimo potencialo susidarymas

MP kitimus laike priklausomai nuo l¹stelės dirginimo rodo 6.7.2 paveiksle pavaizduotos kreivės. L¹stelei esant ramybės būsenoje ir neveikiant dirgikliams, potencialų skirtumas abipus membranos išlieka pastovus. Sužadinus l¹stelź, jos membranoje esančiuose jonų kanaluose labai trumpam laikotarpiui (milisekundės dalį) gali padidėti pralaidumas jonams. Tuomet gali staigiai pakisti membranos potencialas. 6.7.2 paveiksle pavaizduotas membranos potencialo kitimas ner­vinėje skaiduloje, t.y. atsiradus pokyčiams membranos pralaidume sukuriamas elektrinis signalas, vadinamas veikimo potencialu (VP). Visi poveikiai, kurie gali sukelti veikimo potencial¹, vadi­nami dirgikliais. Jais gali būti įvairūs fiziniai ir cheminiai poveikiai. Eksperimentuojant keičiamas šių dirgiklių stipris ir trukmė. Dirgiklis toje vietoje sukelia veikimo potencial¹, jeigu sugeba depo­liarizuoti dirglios l¹stelės membran¹ nuo ramybės membranos potencialo lygio ( 80 mV) iki slenkstinio potencialo ( 60 mV) lygio (6.7.2 pav.). Depoliarizacijai pasiekus lygį, kuris dar vadi­namas kritiniu depoliarizacijos lygiu, toje vietoje staiga padidėja membranos pralaidumas Na⁺ jo­nams. Jie veržiasi per atsidariusius įtampos valdomus Na⁺ kanalus į l¹stelės vidų, veikiami kon­centracijos skirtumo ar elektrinio lauko. Na⁺ jonų srautas į l¹stelės vidų dar labiau depoliarizuoja membran¹, o ši depoliarizacija didina naujų Na⁺ kanalų atsiradimo tikimybź (teigiamas grįžta­masis ryšys). Jo dėka vyksta autoregeneratyvinė depoliarizacija, kuri sudaro pirm¹j¹ veikimo po­tencialo fazź. Jos pabaigoje membraninis potencialas pakeičia savo poliariškum¹: vidinė mem­branos pusė įsielektrina teigiamai išorinės atžvilgiu.

Antroje veikimo potencialo fazėje, kuri vadinama repoliarizacija, Na⁺ jonų srautas į l¹stelės vidų sumažėja ir galutinai nutrūksta. Na⁺ jonų srauto sumažėjim¹ s¹lygoja du mecha­nizmai:

1) membranos potencialui pakeitus savo poliariškum¹, elektrinis laukas pradeda priešintis Na⁺ jonų patekimui į l¹stelės vidų, ir teigiamas membranos vidinio paviršiaus krūvis stumia katijonus atgal; 2) po Na⁺ kanalų atsiradimo (aktyvacijos) per milisekundź koncentracijos išsilygina.

Potencialų skirtumo valdomi K⁺ kanalai po dirgiklio veikimo atsi­randa truputį vėliau negu Na⁺ kanalai, nes K⁺ jonų judrumas mažesnis. Tai užtikrina K⁺ jonų sraut¹ iš l¹stelės koncentracijos mažėjimo kryptimi. Ši K⁺ jonų difuzija s¹lygoja membraninio potencialo neigiamėjim¹ ir l¹stelės po­liariškumo atsistatym¹ (repoliariza­cija).

Veikimo potencialas tai mem­branos potencialo kitimas. Dirginimo stimului viršijus slenkstinź vertź, VP amplitudė nuo dirginimo nebeprik­lauso. Tokiu atveju nepažeista l¹stelė visuomet atsako vienodos amplitudės VP arba jo visai nėra. Šis reiškinys vadinamas dėsniu „viskas arba nieko“. Iš 6.7.2 paveikslo matyti, kad VP turi dvi fazes: kylanči¹j¹ ir nusileidžian­či¹j¹. Didžiausi¹ vertź atitinkantis potencialo grafiko taškas vadinamas reversijos tašku. Membranos poten­cialo didėjimo dalis iki reversijos taško atitinka membranos depoliarizacij¹, o VP mažėjimas, grįžtant prie RP – membranos repoliarizacij¹. Dirginant priešingo poliariškumo stimulais, membraninis potencialas darosi ma­žesnis už RP ir tada vyksta hiperpo­liarizacija. Veikimo potencialo susida­rymas daugeliui l¹stelių yra panašus, tačiau skirtingų audinių l¹stelių veikimo potencialai turi savo ypatumų: vienų gyvūnų miokardo l¹stelių VP trukmė yra keliasdešimt, o kitų net šimt¹ ir daugiau kartų didesnė už nervinių l¹stelių VP.

6.7.3. Elektrokardiografija. Elektrokardiograma

L¹stelės, gebančios savaime generuoti VP, vadinamos ,,peismeikeriais” ritmo vedliais. (angl. pace žingsnis, ritmas; maker kūrėjas). Reikia pažymėti, kad įvairūs jutikliai neregis­truoja pačio veikimo potencialo, o yra registruojamas tik veikimo potencialo sklidimas. Tam tikrų organų suminiai veikimo potencialų sklidimo užrašai vadinami elektrogramomis: smegenų – elektroencefalograma, tinklainės elektroretinograma, įvairių raumenų – elektromiograma, skran­džio elektrogastrograma, širdies – elektrokardiograma, arba EKG. Įvairių organų veikimo potencialų charakteristikos pateiktos 6.7.1 lentelėje.

6.7.1 lentelė. Bioelektrinių potencialų charakteristikos

Elektrokardiograma suteikia daug informacijos apie širdies veikim¹, jo sutrikimus bei kai kurias ligas. Širdies veiklai yra svarbus sinusinis mazgas (jis yra dešiniajame prieširdyje). Jame yra grupė l¹stelių, spontaniškai generuojančių elektrinius impulsus (veikimo potencialus) ir yra pagrindiniai širdies ritmo vedliai. Šiems veikimo potencialams būdinga savaiminė lėta depoliari­zacija, kurios dėka ritmo vedlio l¹stelės membrana savaime, be išorinių dirgiklių, depoliarizuojasi iki slenkstinio potencialo. Membranos depoliarizacijai pasiekus slenkstinį lygį, toliau vyksta greitesnė depoliarizacija, ir sujaudinimas išplinta į gretimas širdies l¹steles. Sinusinio mazgo l¹s­telės, kuriose spontaninė depoliarizacija vyksta greičiausiai ir anksčiausiai pasiekia slenkstinį lygį, nulemia normali¹ širdies veikl¹.

Plintant laidži¹ja sistema elektrinio sužadinimui, depoliarizuota laidžiosios sistemos dalis įgyja nesužadintos srities atžvilgiu neigiam¹ potencial¹. Todėl aiškinant širdies elektrinius reiškinius paprastai širdis laikoma elektriniu dipoliu: didžiausio neigiamo potencialo vieta tai polius turintis krūvį „ q“, o teigiamo polius turintis teigiam¹ krūvį „+q“ (6.7.3 pav.). Kelių centimetrų nuotolis tarp šių vietų tai dipolio ašis l. Teigiama ašies kryptimi priimta laikyti kryptį nuo neigiamo poliaus link teigiamo. Fizikoje pagrindinė dipolio charak­teristika yra dipolio momentas . Ciklo, trunkančio apie 0,8 1 s, metu kinta širdies elektrinio dipolio dydis ir kryptis. Širdies elektrinio dipolio ašis vadinama širdies elektrine ašimi, o pats dipolis elektriniu vektoriumi. Tokiu būdu, apie širdį sukuria­mas elektrinis laukas, kuris vaizduojamas ekvipotencialiniais paviršiaisj_i   const. (6.7.3 pav., ištisinės linijos). Šie pa­viršiai gaunami išmatavus paciento kūno taškų potencialus atžvilgiu taško, kurio potencialas širdies ciklo metu yra pastovus.

Širdies veikimo metu elektrinio vektoriaus galas erdvėje brėžia gana sudėting¹ uždar¹ kreivź. Jeigu širdį įsivaizduoti stačiakampėje koordinačių sistemoje, suda­rytoje iš frontaliosios (xz), sagitalinės (yz) ir horizontaliosios (xy) plokštumų, tai erdvinės kreivės projekcija į kiekvien¹ plokštum¹ turės trigubos kilpos form¹ (6.7.4 pav.).

Kiekviena iš tų kilpų žymima lotyniškomis raidėmis P, Q, R, S ir T. Kilpų visuma pakankamai išsamiai parodo širdies elektrinio vektoriaus tiek dydžio, tiek krypties kitim¹ ciklo metu. Šios kilpos įvairiose plokštumose registruojamos elektroniniu oscilografu, o šis metodas vadinamas vektorine elektrokardiografija.

Tačiau dažniausiai medicinos praktikoje yra naudojamas paprastesnis ir istoriškai senesnis metodas – elektrokardiografija, kuri apsiriboja potencialų skirtumo registravimu. Šį metod¹ 1893 1895 metais pirmasis pasiūlė olandų fiziologas V. Einthovenas (W. Einthoven), kuris įvedė

ir šiuo metu naudojamus terminus bei žymėjimus. Jis taip pat sukonstravo ir patobulino rodyklinį galvanometr¹, kuriuo tuo metu registruodavo elektrokardiogramas, o 1905 metais pirm¹ kart¹ telefono kabeliu persiuntė užrašyt¹ elektrokardiogram¹ iš ligoninės į savo laboratorij¹. Už šiuos išradimus 1924 metais V. Einthovenas buvo apdovanotas Nobelio premija.

V. Einthovenas pasiūlė toki¹ idėj¹: širdį įsivaizduoti „patalpint¹“ į lygiakraštį trikampį. Širdies veikimo metu elektrinis vektorius brėžia trigub¹ kilp¹, tai vektoriaus projekcija į bet kuri¹ trikampio kraštinź užregistruojama kreivė su P, Q, R, S, T danteliais. Ši kreivė vadinama elektrokardiograma   EKG (6.7.5 pav.). Šiame paveiksle pavaizduota normalioji EKG. Joje ma­tomi potencialo nukrypimai nuo izoelektrinės (nulinės) linijos, kurie vadinami danteliais. Atstumas tarp dviejų dantelių vadinamas segmentu (pavyzdžiui, PQ segmentas – tarp P dantelio pabaigos ir Q dantelio pradžios). Intervalas apima dantelį ir segment¹ (pavyzdžiui, PQ intervalas – nuo P dantelio pradžios iki Q dantelio pradžios). Potencialo pakitimai, kurie QRS komplekse registruojami aukščiau izoelektrinės linijos, vadinami R danteliu, o potencialo nukrypimai žemiau izoelektrinės linijos prieš R dantelį žymimi Q danteliu, po R dantelio – S danteliu. Paveikslo pradžioje pavaizduotas stačiakampis 1 mV kalibravimo signalas, kurį užregistravus galima teisingai įvertinti EKG dantelių amplitudes.

Elektrokardiograma (EKG) registruoja širdies elektrinius impulsius reiškinius, kurie per skyst¹ ir laidži¹ vidinź terpź silpnėdami išplinta į jos paviršių: P dantelis rodo elektrinio signalo atsiradim¹ dėl dešiniojo prieširdžio susitraukimų (prieširdžio depoliarizacij¹), QRS ciklas signal¹ iš skil­velių (skilvelių depoliarizacija), o T dantelis – širdies grįžim¹ į ramybės būsen¹ (skilvelių repo­liarizacij¹). Kai kurių vykstančių širdyje reiškinių elektriniai impulsai pasiekia od¹, todėl jie nėra matomi elektrokardiogramoje.

Elektrokardiografijos tikslas kaip tik ir nustatyti kaip depoliarizacijos ir repoliarizacijos procesai plinta link atitinkamų ir tam tikrose vietose išdėstytų elektrodų, nes depoliarizacijos – re­poliarizacijos sutrikimai parodo patologijos proceso ypatumus, kitaip sakant, tarpai tarp EKG dantelių parodo šias būsenas ir jų trukmź. Todėl svarbu teisingai EKG teisingai nustatyti laiko intervalus ir segmentus (6.7.5 pav.). Svarbiausio QRS komplekso ir intervalų vidutinės trukmės sveikam žmogui surašytos 6.7.2 lentelėje.

6.7.2 lentelė. EKG laiko intervalų trukmės sveikam žmogui

Užrašius kelis EKG ciklus ir nustačius R R intervalo trukmź t_R-R (EKG period¹), galima apskaičiuoti paciento puls¹:

(6.7.1)

čia trukmė išreikšta sekundėmis. Paprastai normalus žmogaus pulsas ramybės būsenoje yra 60 100 min^-1.

Reikia pažymėti, kad EKG tiesiogiai neregistruoja širdies mechaninių reiškinių (susi­traukimo ir atsipalaidavimo). Veikimo potencialui plintant širdies skaidulomis, susidaro sužadinti (depoliarizuoti) ir nesužadinti širdies plotai, tarp kurių galima užregistruoti potencialų skirtum¹. Susidariusį potencialų skirtum¹ atitinka dipolio vektorius, turintis kryptį ir dydį. Šis vektorius nukreiptas iš minuso ( ) į plius¹ (+), t.y. iš sujaudintos (depoliarizuotos) širdies dalies į nesu­jaudint¹. Vektoriaus dydis priklauso nuo potencialų skirtumo dydžio. Kaip minėta, širdies skaidulose vektoriaus kryptis ir dydis kinta depoliarizacijos ir repoliarizacijos metu (plačiau žr. 6.7.5 skyrių). Kiekvienu laiko momentu visų širdies skaidulų vektoriai sumuojasi ir sudaro suminį (integralinį) vektorių, nuo kurio projekcijos atitinkamoje ašyje priklauso EKG registruo­jamų dantelių įtampos amplitudė. Pagrindinių derivacijų (plačiau aprašyta 6.7.4 skyriuje) dantelių amplitudžių galimos vertės pateiktos 6.7.3 lentelėje.

6.7.3 lentelė. EKG dantelių įtampos amplitudžių vertės sveikam žmogui

6.7.4. Pagrindinės, sustiprintosios ir krūtinės derivacijos

Širdies elektrinio vektoriaus padėties nustatymui kurioje nors plokštumoje reikia nors dviejų vektoriaus projekcijų. Norint jas gauti, pasirenkami trys kūno taškai, kuriuose pritvirtinami matavimo elektrodai, tarp kurių ir matuojamas VP sklidimas: paprastai kairiajame petyje, dešiniajame petyje ir pilvo srityje. Sujungus tuos tris taškus, susidaro lygiakraštis trikampis, kurio centre yra širdis. Jis vadinamas Einthoveno trikampiu (6.7.6 pav.). Praktiškai elektrodas uždedamas ne ant peties, o ant rankos dilbio apatinės dalies, nes taip paprasčiau jį pritvirtinti. Rankos ir kojos yra laidininkai, jie yra elektrodų t¹sa ir jų padėtis elektrokardiogramos registravimui principinės reikš­mės neturi. VP matavimas tarp kairiosios rankos (KR) ir deši­niosios rankos (DR), vadinamas pirm¹ja derivacija (I). Pirm¹ja derivacija vadinama ir elektrokardiograma, užregistruota iš šių taškų. Antroji derivacija (II) – tai matavimas tarp dešiniosios rankos (DR) ir kairiosios kojos (KK), o trečioji derivacija (III) kairioji ranka (KR) ir kairioji koja (KK). Šios trys derivacijos vadinamos pagrindinėmis Einthoveno, arba galūninėmis, derivacijomis (6.7.7 pav.). Kiekvienam EKG danteliui šiose derivacijose galioja Kirchhofo įtampų taisyklė:

U_I = U_II   U_III. (6.7.2)

Šiuo metu elektrokardiografijoje naudojama iki 40 derivacijų. Beveik visuomet elektrokardiografiniai tyrimai prasideda nuo šių trijų pagrindinių derivacijų registravimo. EKG registracija pagal Einthoven¹ priklauso bipolinei (dvipolinei) registracijos rūšiai, kadangi jos metu matuojamas potencialų skirtumas tarp dviejų elektrodų. Kita registracijos rūšis vadinama unipoline (vienpoline). Jos metu matuojamas susidarźs potencialų skirtumas tarp aktyvaus (diferentinio) ir neaktyvaus (indiferentinio) elektrodų.

Be šių derivacijų dar dažnai registruojamos vadinamosios trys sustiprin­tosios (aVR, aVL, aVF) ir krūtininė (V) derivacijos. Sustiprinta derivacija gaunama registruojant potencialų skirtum¹ tarp vieno iš pagrindinių taškų ir dviejų kitų, sujungus pastaruosius tarpusavyje (6.7.8 a pav.). Pavyzdžiui, derivacija (aVR) tai vienas taškas DR, o antrasis bendras laidas nuo KR ir KK, ir t.t. R, L ir F iššifruojama iš anglų kalbos kaip right dešinė, left kairė ir foot koja. Šioms derivacijoms taip pat galioja Kirchhofo įtampų taisyklė:

U_aVR U_I  U_III/2,  (6.7.2 a)

U_aVL = U_I   U_II/2, (6.7.2 b)

U_aVF = U_II   U_I/2. (6.7.2 c)

Registruojant krūtininź (V) derivacij¹ antrasis taškas gaunamas sujungus tarpusavyje tris standartinius taškus KR, DR, KK (6.7.8 b pav.). Krūtininių derivacijų gali būti registruojama ir daugiau: iš dešinės pusės, iš nugaros paviršiaus. Dažniausiai registruojamos šešios krūtininės derivacijos.

Visoms aprašytoms derivacijoms galioja bendra taisyklė: dipolio projekcija į tiesź, jungianči¹ elektrodus, yra proporcinga algebrinei šios derivacijos dantelių (EKG) sumai.

^*6.7.5. Depoliarizacijos ir repoliarizacijos procesai širdyje ir jų atspindys EKG

Kaip minėta, EKG danteliai ir segmentai yra elektrinio sužadinimo plitimo širdyje atspindys. Čia bus plačiau aprašytas ryšys tarp depoliarizacijos bei repoliarizacijos procesų ir EKG dantelių susidarymo.

P dantelis registruoja sužadinimo plitim¹ prieširdžiuose. Prieširdžių sužadinimo metu susidarźs suminis vektorius prieširdžiuose yra nukreiptas nuo širdies pagrindo link jos viršūnės (6.7.9 pav. P). Standartizuojant EKG registracij¹, susitarta, kad vektoriaus projekcijos kryptis derivacijos ašyje iš minuso ( ) į plius¹ (+) registruojama kaip potencialo nuokrypis virš nulinės linijos, t.y. kaip teigiamas dantelis.

Kai abu prieširdžiai būna visiškai sužadinti, tarp jų išnyksta potencialų skirtumas ir integralinis vektorius tampa lygus nuliui, o EKG registruojama nulinėje linijoje (6.7.9 pav., PQ). Normaliai elektrinis sužadinimas iš prieširdžių į skilvelius gali plisti tik per atrioventrikulinį mazg¹, kadangi kitas prieširdžių ir skilvelių dalis skiria nedirglus jungiamasis audinys. Kadangi sužadinimo banga atrioventrikuliniu mazgu plinta lėtai ir užtrunka jame apie 120 ms, prieširdžių ir skilvelių depoliarizacija vyksta skirtingu metu.

Skilvelių darbinio miokardo sužadinimas prasideda tarpskilvelinėje pertvaroje prie laidžiosios sistemos struktūrų. Susidarźs integralinis vektorius šiuo momentu būna mažas ir dažniausiai nukreiptas link skilvelių pagrindo, o EKG registruoja Q dantelį, kuris parodo skilvelių miokardo sužadinimo pradži¹ (6.7.9 pav., Q). Q dantelis registruojamas neigiamas, t.y. žemiau nulinės linijos, kadangi šiuo momentu suminio vektoriaus projekcija derivacijos ašyje būna nukreipta iš pliuso (+) į minus¹ (-). Depoliarizacijos bangai greitai plintant skilvelių miokardu, vektorius didėja, kadangi vis didėja sužadinto miokardo masė, ir nukrypsta link širdies viršūnės, o EKG registruojamas R dantelis (6.7.9 pav., R). R dantelis charakterizuoja pagrindinź sužadinimo plitimo kryptį skilveliuose. Skilvelių darbiniame miokarde depoliarizacija plinta iš vidaus į išorź. Vėliausiai sužadinami vidiniai sluoksniai kairiojo skilvelio pagrinde, vektorius šiuo momentu projektuojasi derivacijos ašyje iš pliuso (+) į minus¹ (-), o EKG registruojamas neigiamas S dantelis (6.7.9 pav., S). S dantelis parodo sužadinimo plitim¹ kairiojo skilvelio pagrindu. Kai abu skilveliai tampa pilnai sujžadinti, tarp jų išnyksta potencialų skirtumas, ir vektoriaus dydis tampa lygus nuliui. Šiuo momentu EKG registruoja nulinėje linijoje ST segment¹ (panašiai kaip PQ segment¹, esant pilnam prieširdžių sužadinimui). ST segmento metu abu skilveliai būna visiškai sužadinti (depoliarizuoti) (6.7.9 pav., ST).

T dantelis registruoja skilvelių miokardo repolia­rizacij¹. Jeigu skilvelių repoliarizacija vyktų tuo pačiu greičiu ir nuoseklumu kaip jų depoliarizacija, tada T dantelis būtų QRS komplekso veidrodinis atspindys, t.y. nukreiptas į priešing¹ pusź. Tačiau taip nėra, kadangi skilvelių repoliarizacija vyksta žymiai lėčiau negu jų depoliarizacija.

Kai širdies viršūnės išoriniai sluoksniai tampa jau repoliarizuoti, t.y. l¹stelių išorė pasidaro neigiama vidaus atžvilgiu, vidiniai sluoksniai dar išlieka depoliarizuoti, t.y. l¹stelių išorė būna neigiama vidaus atžvilgiu. Susidariusį potencialų skirtum¹ atitinka vektorius, kurio projekcija derivacijų ašyse būna nukreipta iš minuso (-) į plius¹ (+), todėl EKG registruojamas teigiamas T dantelis (6.7.9 pav., T). Prieširdžių repoliarizacijos EKG nematyti, kadangi ji vyksta tuo pačiu metu kaip skilvelių depoliarizacija, ir didesnės amplitudės QRS kompleksas visiškai j¹ uždengia.

6.7.7. Elektrokardiografai ir EKG registravimo būdai

Pirmosios žmogaus EKG dar praeitame šimtmetyje buvo užrašomos kapiliariniu elektrometru, kiek vėliau V. Einthovenas jas užrašinėjo savo sukurtu rodykliniu galvanometru. Jo pagrindu, T. Levis sukonstravo elektrokardiograf¹, kuris nuo 1908 metų naudojamas ir klinikinėje praktikoje. 1924 metais pirm¹ kart¹ EKG užrašoma slenkančioje popieriaus juostelėje. 1928 metais sukūrus vakuuminį stiprintuv¹, vietoje rodyklinio galvanometro pradedama naudoti stalinė „elektrokardiografo mašina“, kuri¹ tais pačiais metais pakeičia pirmasis portatyvinis elektrokardiografas, sukonstruotas Hewlett-Packard kompanijoje.

Šiuolaikinio elektrokardiografo struktūrinė schema pavaizduota 6.8.10 paveiksle. Jį sudaro tokios pagrindinės dalys: elektro­dai, kurie tvirtinami prie paciento galūnių ir krūtinės, jungiamieji kabeliai, derivacijų jungtuvas (DJ), diferencinis stiprintuvas (DS), grįžtamojo ryšio stiprin­tuvas (GS), kalibratorius (K), transformatoriaus grandinė, maiti­nimo šaltiniai, oscilografas (O), be to, prie jo prijungiamas, arba vietoje jo gaali būti, savirašis. Jungiamieji kabeliai yra spalvoti ir skirti: geltonas (G) KR, raudo­nas (R) DR, žalias (Ž) KK, baltas (B) krūtinė, juodas (J) DK. Derivacijų jungtuvas leidžia pasirinktinai registruoti pagrindines (I, II, III), sustiprint¹sias (aVR, aVL, aVF) ir krūtininź (V) derivacijas. Juodas (J) kabelis yra funkcinis įžeminimas. Schemoje pavaizduotos defibriliatoriaus (žr. 6.2 skyrių) grandinės senos modifikacijos elektrokardiografuose nėra, bet šiuolaikiniuose paprastai būna ir ši grandinė, o kai kuriuose ir elektrokardiostimuliatoriaus grandinė, kurios suteikia ne tik diagnostikos, bet ir gydymo galimybź.

Labai svarbų vaidmenį registruojant EKG turi elektrodai, kurių komplekt¹ paprastai sudaro plokštieji elektrodai galūnėms ir prisiurbiamieji krūtinei. Elektrodai gaminami iš plieno, plokš­telės pavidalo, šlifuotu ir padengtu sidabro sluoksniu paviršiumi, sumažinančiu kontaktinį poten­cial¹. Elektrodai prie paciento galūnių tvirtinami guminiais raiščiais, be to, norint užtikrinti geres­nį kontakt¹, jie patepami elektrolitiniu tepalu, arba po jais padedami NaCl tirpale suvilgyti marlės (filtrinio popieriaus) gabalėliai.

Šiuolaikiniais elektrokardiografais ir prie jų prijungtomis ryšio priemonėmis galima registruoti EKG keliais būdais:

ramybės EKG: kol užrašoma elektrokardiograma pacientas ramiai guli;

stresinė EKG: pacientas „važiuoja dviračiu “ar bėga judančiu taku;

24 valandų EKG: prie paciento krūtinės pritvirtintas specialus diskas yra sujungiamas su portatyviniu savirašiu, tokiu būdu vis¹ par¹, pacientui užsiimant įprasta dienos veikla, registruojama daug širdies ciklų EKG, ko negalima padaryti pirmais dviem atvejais;

transtelefoninis monitoringas: pacientas nešioja aukščiau minėt¹ disk¹ ir portatyvinį savirašį kelias savaites. Pasijutźs blogiau, skambina į monitoringo stotį ir persiunčia telefono tinklais užrašyt¹ kardiogram¹.

Paskutiniuoju metu panašiai perduodama ir keičiamasi informacija Internetu. Tai gali daryti tos gydymo įstaigos ir pacientai, kurie turi kompiuterizuotus elektrokardiografus. Lietuvoje Kauno mieste yra sukurta kardiologinė telekonsultacinė sistema, į kuri¹ įsijungia vis nauji vartotojai.

6.7.8. Elektrinė organų stimuliacija

Širdies dešiniojo prieširdžio sienelėje esantis sinusinis mazgas natūraliai periodiškai generuoja elektrinius impulsus (apie tai plačiau rašyta 6.7.1-3 skyriuose). Jį galima laikyti kaip ir natūraliu širdies elektrostimuliatoriumi, nes jo siunčiami impulsai priverčia ritmiškai susitraukinėti širdį ir palaiko viso kūno kraujotak¹. Iš sinusinio mazgo kiekvienas impulsas patenka į prieširdžių skilvelių mazg¹, po to laidžiosios sistemos šakomis išplinta skilveliuose ir priverčia juos susitraukti: iš skilvelių kraujas išvaromas į stambi¹sias kraujagysles. Dėl įvairių priežasčių (sinusinio, atrioventrikulinio mazgų ir aortos audinių ligos pakeičia širdies depoliarizacijos keli¹) laidžiosios sistemos funkcija gali sutrikti, tada sutrinka širdies ritmas, pavyzdžiui, sumažėja iki 40 k/min., protarpiais (kelioms sekundėms) širdis gali net stabtelėti. Visa tai atsispindi elektrokardiogramoje. Gydymas medikamentais duoda tik trum­palaikį poveikį ir ne visada gali būti efektyvus. Tokiais atvejais širdies ritmui reguliuoti naudojami įvairūs elektrinės stimuliacijos metodai. Jų parinkimas priklauso nuo stimuliavimo tikslo (pro­filaktinio, diagnostinio, gydomojo), ritmo sutrikimų priežasties ir jų plėtojimosi mechanizmo. Tačiau visų elektrinės stimuliacijos metodų esmź sudaro tai, kad natūralūs biologiniai elektriniai impulsai pakeičiami reikalingos amplitudės, trukmės ir dažnio išoriniais elektriniais impulsais. Atsižvelgiant į situacij¹, naudojami vienkartiniai impulsai, tam tikro skaičiaus impulsų sekos arba periodiškai pasikartojantys apibrėžto dažnio impulsai ir priklausomai nuo to stimuliacija gali būti nuolatinė ar laikinoji.

Širdies ir kraujagyslių ligos yra labai paplitusios ir joms būdingas didelis mirtingumas, todėl vienas iš pagrindinių medicinos uždavinių yra kova jomis. Šiuolaikiniai medicinos pasiekimai jau leidžia sėkmingai diagnozuoti ir gydyti šiais ligas, tačiau iki to, daug gydytojų, mokslininkų ir inžinierių turėjo atlikti daug įvairių eksperimentų ir tyrimų.

Dar 1804 metais italų mokslininkas Aldini su savo kolegomis atliko pirmuosius eksperi­mentus stimuliuodami elektros srove k¹ tik mirusių (30 40 min. po egzekucijos įvykdymo) žmonių raumenis ir širdį. Panašiai širdies darb¹ atstatyti elektros impulsu 1805 metais siūlė ir Vilniaus universiteto profesorius A. Sniadeckis. Tačiau pirm¹ kart¹ stimuliuoti žmogaus širdį po mirties sėkmingai pavyko XVIII amžiuje italų mokslininkams Vasaliui (Vassali), Džiulijui (Giulio) ir Rosiui (Rossi). 1889 metais J. A. M. C. Viljamas (William) jau tiesiogiai veikė gyvūnų širdis elektros srove ir pastebėjo, kad jo naudota srovė priversdavo širdies skilvelius ritmingai susitraukinėti. Po keturiasdešimties metų 1929 metais Medicinos kongrese Sidnėjuje Goldas (Gould) pademonstravo 1-¹jį elektrinį aparat¹ širdies stimuliavimui ir juo šis mokslininkas reanimavo maž¹ kūdikį. Toliau šiuos darbus tźsė Amerikos kardiologas A. S. Cheimonas (A. S. Hymen), kuris 1932 metais Niujorko universitete pristatė elektrostimuliavimo aparat¹, svėriantį 7,2 kg bei turintį dar ir kitų trūkumų. Širdies stimuliavimas išoriniu aparatu pradėtas 1952 metais P. M. Zolo (P. M. Zoll). Pirm¹ kart¹ elektrokardiostimuliatorių implantavo 1958 metais Amerikos gydytojai W. Chardack’as, A. Gage’as ir inžinierius W. Greatbatch’as. Šių pasiekimų išdavoje 1982 metais R. K. Džarvikas (R. K. Jarvik) sukurė dirbtinź širdį. Pirmieji prietaisai sukurdavo ir perduodavo vienodo dažnio impulsus, todėl pacientai su tokiais EKS negalėdavo tenkinti savo širdies fiziologiniu poreikių. Pastaruoju metu yra dažniausiai naudojami keičiamo dažnio stimuliatoriai.

Mūsų šalyje širdies elektros stimuliacijos pradininku buvo akademiko J. Brėdikio vadovaujamas medikų ir inžinierių kolektyvas, o 1961 metais J. Brėdikis Kaune atliko 1-¹j¹ pastovios elektrostimuliacijos operacij¹.

Šiuo metu medicinoje taikoma ne tik elektrinė širdies raumenų, bet ir skersaruožių rau­menų, žarnyno, šlapimo pūslės, gimdos raumenų, kvėpavimo organų, smegenų ir kitų organų elektrinė stimuliacija.

6.7.9. Elektrokardiostimuliacija

Širdies raumens (miokardo) skaidulos pasižymi dideliu jaudrumu ir atsako susitraukdamos tiesiogiai stimuliuojant labai maža elektros srove: apie 0,8 1,2 mA arba 0,5 2 V ampli­tudės 0,5 2 ms trukmės impulsais. Kiekvie­nu atveju šių impulsų parametrai priklauso nuo ligonio amžiaus, kūno temperatūros, hemodinaminių ir kitų faktorių. Širdis depo­liarizuojasi ir susitraukia tuoj pat gavusi elektrinį impuls¹. Elektrokardiostimuliavi­mo sistem¹ sudaro tokios pagrindinės dalys (6.7.11 pav.): 1   maitinimo šaltinis (bate­rija), 2   periodinių elektrinių virpesių gene­ratorius, 3 laidai-elektrodai, 4 ir pati širdis.

Išskyrus širdį, visos sistemos dalys yra elektroninės, todėl turi atitikti tokius reikalavimus ge­neruoti reikiamo dažnio, amplitudės, trukmės impulsus, užtikrinti energijos šaltinio ekono­miškum¹ ir ilgaamžiškum¹, viso EKS mažus gabaritus, laidų-elektrodų mechaninį atsparum¹, taip pat neiškreipti impulso formos. Be to, turi būti tenkinami svarbūs medicininiai ir biologiniai reikalavimai: šios dalys turi būti hermetiškos, ste­rilios, indiferentiškos audiniams.

6.7.9.1. Elektrokardiostimuliatorius

Aukščiau minėti impulsai gaunami prietaisu, kuris vadinamas elektrokardiostimuliatoriumi (EKS). Šiuolaikinė medicina naudoja daug įvairių tipų elektrostimuliatorių. Jie gali būti stacionarūs, nešiojamieji ir implantuojami (6.7.12 pav.). Paprastai EKS sudarytas iš baterijų ir elektroninės dalies (schemos), kuri gene­ruoja ir iš pastovios srovės suformuoja trumpus stačiakampės formos impulsus (6.7.13 pav.). Įrenginys hermetizuojamas uždarame korpuse iš organizmui inertiško metalo, dažniausiai nerūdijančio metalo ar titano. Iš stimuliatoriaus elektriniai impulsai į širdį patenka izoliuotais laidais-elektrodais, kurių kontaktai liečia širdies audinius. Elektrokardiostimuliatoriuje impulsus generuoja generatorius, kurio schema yra nesudėtinga, joje nedaug elementų, be to, generatorius generuoja stačių frontų mažos trukmės impulsus, kurių amplitudės kelis kartus gali viršyti maitinimo šaltinio įtampos amplitudź. Generatorių sudaro keturi pagrindiniai elementai: energijos šaltinis, tranzistorius, dirbantis rakto veika, impulsų formavimo grandinė (R, C), transformatorius. Tarp transformatoriaus ričių yra labai stiprus indukcinis ryšys. Autosvyravimo veika tokiame generatoriuje vyksta dėl dviejų laikinai stabilių būvių periodinės kaitos. Viename iš būvių tranzistorius yra atidarytas, o kitame uždarytas. Būviai keičiasi elektronų griūtimi, ir tokiu būdu formuojami kiekvieno impulso priekinis ir užpakalinis frontai. Pauzės tarp impulsų trukmė (impulsų sekos periodas) priklauso nuo kondensatoriaus (C) iškrovimo laiko. Pačių generuojamų impulsų trukmė t_i tiesiogiai proporcinga transformatoriaus induktyvumui, transformacijos koeficientui, tranzistoriaus stiprinimo koeficientui ir atvirkščiai proporcinga tranzistoriaus įėjimo varžai. Impulsų frontų trukmės priklauso nuo transformatoriaus apvijų sklaidos induktyvumų, talpų. Kuo didesni sklaidos induktyvumai, talpos ir kuo žemesnis transformatoriaus ribinis dažnis, tuo ilgesni impulsų frontai.

Dažniausiai stimuliacijai naudojami sta­čiakampiai impulsai (6.7.13 pav.). Praktiškai sta­čiakampis būna toks impulsas, kurio trukmė, pap­rastai pastovaus dažnio stimuliatoriuose 1,8 ms, daug didesnė negu jo frontų trukmės (t_i > t_f apie 10 kartų). Kuo statesni priekinis ir užpakalinis frontai, tuo impulsai fiziologiškai efektyvesni. Kiekvieno impulso metu perduodama energija:

(6.7.3)

čia U_m – impulso įtampos amplitudė, t_i – impulso trukmė, R_k elektrodo-širdies varža, kuri priklausomai nuo elektrodo-audinių paviršiaus kontakto gali kisti nuo 100 iki 1400 W, I – tekančios srovės stipris, T – periodas tarp impulsų. Kaip matyti iš (6.7.3), siunčiama energij¹ galima keisti, keičiant impulso įtampos amplitudź ir trukmź. Širdies varža yra ominės prigimties. Jos savitoji varža impulsams, kurių trukmė neviršija 1 ms, yra 6 Wm.

Stimuliatoriams naudojami įvairūs maitinimo šaltiniai: implantuojamos su stimuliatoriumi baterijos, akumuliatoriai, kurie periodiškai gali būti pakraunami per atstum¹ iš išorės, ieškoma būdų, kaip panaudoti biologinius energijos šaltinius, paverčiant mechaninź ar biologinź energij¹ elektrine. Tačiau plačiausiai naudojamos baterijos, kurios yra implantuojamame stimuliatoriuje. Baigiantis jų energijai, keičiamas visas stimuliatorius, prijungiant prie elektrodų nauj¹. Šiuolaikiniams stimuliatoriams dažniausiai naudojamos ličio baterijos, nes jos yra kompaktiškos, hermetiškai uždaromos, jų darbo laikas nuo 5-ių iki 10-ies ir daugiau metų. Sprendžiant baterijų ilgaamžiškumo problem¹, bandoma sukurti tokius šaltinius, kurie nenaudotų energijos tarpe siunčiamų impulsų. Pastaruoju metu atliekami tyrimai su atominiais (ar branduoliniais ) maitinimo šaltiniais, tačiau šiuo atveju iškyla radioaktyvių medžiagų pateksiančių į organizm¹ problema.

Kiekvieno šaltinio gyvavimo laikas priklauso nuo jo talpos, t.y. jame sukaupto krūvio q, kuris paprastai išreiškiamas ampervalandomis (Ah). Žinant šį dydį, galima įvertinti maksimali¹ EKS veikimo trukmź:

[metais].  (6.7.4)

Šiuolaikinių EKS baterijų talpos kinta nuo 0,44 iki 3,2 Ah, o veikimo trukmė nuo 3,5 iki 18 metų.

Pastaruoju metu naujausi šiuolaikiniai EKS dirba radijo dažnių veika: signalai siunčiami iš išorinio siųstuvo, o priimami kūno viduje implantuotu imtuvu, po to elektrodais perduodami į širdį. Šiuo atveju maitinimo šaltinis nešiojamas išorėje. Tokio EKS korpuse yra įtaisomas pjezoelektrinis jutiklis, kai jis dėl pasikeitusio paciento kūno aktyvumo išlinksta ar yra spaudžiamas, elektrokardiostimuliatorius automatiškai didina arba mažina impulsų siuntimo dažnį. Tokie šiuolaikiniai EKS gali keisti širdies susitraukimo dažnį nuo 25 dūžių per minutź (d/min) iki 155 d/min. Tai įgalina pacient¹ gyventi pilnavertį gyvenim¹. Be to, tokie EKS keičia ir impulsų amplitudź (nuo 2,5 iki 10 V) ir impulsų trukmź (nuo 0,1 iki 2,3 ms) bei kitus parametrus.

Vienas iš elektrostimuliatorių pavyzdžių yra defibriliatorius, kuris generuoja didelės galios elektrinius impulsus ir naudojamas sunkiems širdies ritmo sutrikimams gydyti. Apie jį plačiau parašyta 6.2 skyriuje.

6.7.9.2. Laidai-elektrodai ir jų kontaktas su organizmo audiniais

Kaip minėta, elektriniai impulsai patenka į širdį laidais-elektrodais. Žinant, kad širdis susitraukia apie 4 10⁷ kartų per metus (kai pulso dažnis   75 tvinksniai per minutź), taip pat labai svarbios laidų-elektrodų savybės. Širdžiai dirbant jie mechaniškai lenkiami, tempiami, sukami ir kitaip deformuojami. Todėl paprastai jie gaminami iš nerūdijančių, elastingų, audiniams indiferentiškų laidininkų, dažniausiai įvairių metalų lydinių: platinos, iridžio, chromo, nikelio ir pan. Pats laidininkas susukamas į spiralź, kuri apjuosiama silikonine guma ir kurios gale yra smailas vientisas laidininkas elektrodas (mikroelektrodas). Jis tiesiogiai liečiasi su širdies sienele. Per

Per šį elektrod¹ elektriniai impulsai stimuliuoja širdies raumenį, priversdami širdį susitraukti.

Be to, elektrodai privalo turėti saugų kontakt¹ su širdimi kelet¹ metų. Norint tai užtikrinti, naudojami du elektrodų prijungimo metodai:

endokardinis, kai elektrodas didži¹ja vena per kateterį įvedamas į dešinįjį skilvelį (6.7.14 a pav.);

epikardinis, kai elektrodai yra prisiuvami prie išorinės širdies sienelės chirurginiu būdu ir elektrodai tokiu būdu yra audiniuose (6.7.14 b pav.).

Energijos ekonomiškumui palaikyti klinikinėje praktikoje naudojama katodinė stimuliaci­ja, t.y. elektrodas, kontaktuojantis su širdies sienele, turi neigiam¹jį krūvį; suprantama, tam, kad elektros grandinė „užsidarytų“, aparato korpuso krūvis teigiamas. Tokio katodinio elektrodo paskirtis pačios širdies biopotencialų, atsirandančių dėl jos spontaninių susitraukimų, detekcijai (aptikimui). Taigi aparatas per laid¹-elektrod¹ ne tik siunčia elektrinius impulsus, bet ir gauna in­formacij¹ apie širdies veikl¹.

Laikinosios stimuliacijos atveju elektrodams naudojami baliono tipo antgaliai. Kai balio­nas išpučiamas, kraujo srovė nuneša stimuliuojantį elektrod¹ į širdį ir tokiu būdu išvengiama chirurginės intervencijos, užtenka atlikti poodinź injekcij¹.

Be to, gali būti vienpolinis ir bipoliniai elektrodai. Bipolinių elektrodų atveju vienas kelių centimetrų kontaktinis elektrodas užtikrina grįžtam¹jį ryšį su stimuliatoriumi, o vienpolinio atve­ju – ši¹ funkcij¹ atlieka organizmo skysčiai.

Labai svarbus yra ir elektrodo kontaktas su organizmo audiniais (arba oda registruojant EKG). Elektrodui kontaktuojant su audiniu kietojo kūno ir skysčio paviršiuje susidaro taip vadinamas poliarizacinis potencialas, nes elektrode (metale) krūvininkai yra elektronai, o audiny­je   jonai. Todėl jonams paliekant elektrolit¹ ir skverbiantis į metal¹ atsiranda dvigubas, maždaug jono spindulio storio, priešingo ženklo krūvių poliarizuotas sluoksnis; įvyksta krūvininkų persiskirstymas (panašus į jų pasiskirstym¹ kondensatoriuje, 6.7.15 pav.). Todėl šį kontakt¹ galima pateikti kaip ekvivalentinź tam tikros talpos ir varžų schem¹ (6.7.16 pav.). Šis kontaktas turi didelź talp¹, lygiagrečiai jai prijungt¹ ominź varž¹ ir jiems kartu nuosekliai prijungt¹ audinių (elektrolito) varž¹. Tokios pilna varža (impedansas):

(6.7.5)

Elektrodo ir miokardo kontaktas laikui bėgant keičiasi, nes keičiasi joninės srovės poliarizacija, au­dinių savybės (pavyzdžiui, didėja elektrodo įvedimo vietos randas), širdies mechaninis judesys. Kiekvieno šio pasikeitimo požymis yra elektrodo impedanso didėjimas. Ši¹ problem¹ galima sprźsti didinant impulso įtamp¹ arba impulsų trukmź. Norint išvengti poliarizacijos efekto, naudojami arba akyti elektro­dai, arba bifaziniai impulsai, t.y. generatorius vieno ciklo metu formuoja teigiamos įtampos impuls¹, o kito – neigiamos. Tokiu būdu kiekvienas tolesnis impulsas panaikina ankstesniojo impulso poliari­zacij¹.

Visa organizmo audinių, esančių po elektrodais, varža ir talpa priklauso nuo elektrodų paviršiaus ploto, nuo elektrodų pritvirtinimo prie kūno paviršiaus stiprumo, taip pat nuo pačių audinių būklės (patinimo, kraujo užpildymo ir pan.). Esant nuolatinei srovei, ši varža yra 1000 W eilės, o talpa kelių šimtųjų mikrofaradų eilės (kai elektrodai „taškiniai“, varža pa­didėja iki keliasdešimties tūkstančių ir talpa sumažėja iki tūkstantųjų mikrofarado dalių).

A. Laboratorinis darbas Elektrokardiogramos užrašymas ir tyrimas”

Darbo užduotys

Užregistruokite kelias laisvai pasirinktas elektrokardiogramos (EKG) derivacijas, pavyzdžiui, II, aVR ar kitas.

Nustatykite pasirinktų derivacijų EKG signalo įtampos ir laiko parametrus.

Darbo priemonės ir prietaisai

ЭK1T-03M2 (nešiojamas, su popieriniu užrašymo mechanizmu) ar kito tipo elektrokardiografas, elektrolitinis tepalas, arba NaCl tirpale suvilgyti marlės (filtrinio popieriaus) gabalėliai.

Darbo metodika

Darbas atliekamas ЭK1T-03M2 (nešiojamas, su popieriniu užrašymo mechanizmu) ar kito tipo elektrokardiografu. Prie kitų tipų elektrokardiografų galima prijungti turimas šiuolaikines registravimo priemones ir EKG stebėti skaitmeninio osciloskopo ar kompiuterio ekrane.

Darbo eiga

Elektrokardiografo korpusas įžeminamas. Derivacijų jungtuvas nustatomas kalibravimo padėtyje „1 mV“.

Pacientas paguldomas ant lygaus pagrindo. Jis turi būti atsipalaidavźs. Rankos turi būti laisvai ištiestos prie šonų, kojos ištiestos.

Ant elektrodų paviršių uždedama keletas sluoksnių marlės arba filtrinio popieriaus, sudrėkintų 510% NaCl tirpalu arba jie patepami elektrolitiniu tepalu. Elektrodai guminiais diržais pritvirtinami prie rankų dilbių ir blauzdų vidinės pusės, kur mažiau raumenų. Diržai įtempiami tiek, kad elektrodai tvirtai laikytųsi, tačiau nesutrikdytų kraujotakos.

Jungiamieji kabeliai prijungiami taip: prie dešiniosios rankos  raudonas, kairiosios rankos  geltonas, kairiosios kojos  žalias, dešiniosios kojos  juodas, prie krūtinės  baltas.

Elektrokardiografas įjungiamas į tinkl¹ ir paspaudžiamas įjungimo mygtukas.

Užrašomas kalibravimo signalas, kelet¹ kartų paspaudus mygtuk¹ „1 mV“. Rankenėlės   padėtis parenkama tokia, kad plunksna judėtų popieriaus juostos centru ar arčiau jos apačios.

Derivacijų jungtuvu pasirenkama norima derivacija. Patartina pradžioje pasirinkti vien¹ iš pagrindinių derivacijų.

Paspaudžiamas vienas iš stiprintuvo mygtukų (yra trys: „20 mm/mV“, „10 mm/mV“ ir „5 mm/mV“). Tiksliau galima pasirinkti, rašant EKG: reikia, kad kreivė neišeitų už juostelės ribų.

Paspaudžiamas vienas iš popieriaus greičių mygtukų: „25 mm/s“ ar „50 mm/s“. Užrašomi keli EKG kompleksai.

Užrašoma kita pasirinkta derivacija.

Derivacijų perjungim¹ galima atlikti nestabdant popieriaus juostos, kadangi stabdant suveikia automatikos schema, 3 s išjungianti juostos traukimo mechanizm¹.

Užrašoma kuri nors derivacija, kai pacientas judina galūnes ir stebima kaip keičiasi EKG.

Atjungiamas paciento funkcinio įžeminimo kabelis ir įsitikinama, ar įmanomas EKG registravimas be jo.

Elektrokardiografas išjungiamas ir nuo paciento nuimami elektrodai.

Išmatuojamos kelių derivacijų EKG dantelių amplitudės bei laiko intervalai.

Matavimų ir skaičiavimų duomenys surašomi į 1 ir 2 lenteles:

Suskaičiuojamas paciento pulsas (6.7.1 formulė).

1 lentelė

2 lentelė

B. Laboratorinis darbas “Elektrokardiostimuliatoriaus parametrų tyrimas”

Darbo užduotys

Nustatykite elektrokardiostimuliatoriaus (EKS) siunčiamo tam tikro dažnio signalo fizikinius parametrus:

įtampos amplitudź,

impulsų pasikartojimo dažnį,

vieno impulso ir jo frontų trukmes,

impulso energij¹,

ligonio puls¹, esant žinomam EKS,

maksimali¹ pateikto EKS veikimo trukmź.

Darbo priemonės ir prietaisai

Oscilografas C8-13, arba skaitmeninis osciloskopas, keičiamo dažnio elektrokardiostimuliatorius ir jungiamieji laidai.

Darbo metodika

EKS siunčiamų impulsų tyrimas atliekamas atmintiniu oscilografu (pavyzdžiui, C8 - 13). Prieš pradedant matavimus, oscilografas sukalibruojamas. Elektrokardiostimuliatorius laidais prijun­giamas prie oscilografo įėjimo ir pradedami matavimai.

Darbo eiga

Parinkus reikiamas įtampos ir skleidimo koeficientų vertes (tai padaroma atitinkamomis oscilografo rankenėlėmis), ekrane gaunamas EKS impulsų sekos vaizdas (oscilograma) ir ji nukopijuojama ant popieriaus.

Oscilogramoje pažymima impulsų sekos amplitudė ir periodas.

Apskaičiuojama impulso įtampos amplitudė U_m, periodas T ir impulsų pasikartojimo dažnis n

Apskaičiuojama, koks būtų ligonio, kuriam implantuotas šis EKS, pulsas (tvinksnių skaičius per minutź).

Pakeitus skleidimo koeficiento vertes, gaunama vieno sekos impulso oscilograma ir ji persibraižoma ant milimetrinio popieriaus.

Apskaičiuojama šio impulso amplitudė U_m (akivaizdu, kad ji turi būti lygi impulsų įtampos amplitudei, apskaičiuotai trečiame punkte), impulso trukmė t_i ir priekinio t_f1 bei užpakalinio t_f2 frontų trukmės.

Pagal (6.7.3) formulź apskaičiuojama kiekvieno impulso metu perduodama energija.

Žinant, kad elektrokardiostimuliatoriaus šaltinio talpa yra lygi 0,5 Ah, o jo evj impulsų amplitudei, pagal (6.7.4) formulź apskaičiuojama maksimali duoto EKS veikimo trukmė.

Matavimai ir skaičiavimai pakartojami pakeitus EKS dažnį, arba impulsų trukmź.

Matavimų ir skaičiavimų duomenys surašomi į lentelź: